Сіль, лід та трохи енергії — ці три простих інгредієнти — все, що потрібно для виробництва безвідходної електроенергії, повідомляють дослідники в журналі Nature Materials. Згинання одного конусоподібного шматка льоду розміром трохи менше чорного перцю, що містить 25% солі за вагою, може видати близько 1 мілівольта, в той час, як масив з 2000 конусів може видати 2 вольти, що є достатнім електричним потенціалом для живлення невеликого червоного світлодіода.
Результати переконливо демонструють флексоелектричний ефект - явище, при якому електрика генерується шляхом нерівномірної деформації твердого матеріалу. Хоча флексоелектрика, створювана більшістю матеріалів, надто слабка для практичних електричних систем, солоний лід може колись стати відновлюваним джерелом енергії.
Раніше цього року фізик-експериментатор Синь Вень став співавтором дослідження, що показує, що чистий лід має слабкі флексоелектричні властивості, що може пояснити, як замерзлі частки під час гроз породжують блискавки. Але «в природі лід майже завжди містить домішки», тому має сенс дослідити, як така поширена домішка, як сіль, впливає на речі, каже Вень, який розпочав цю роботу під час навчання у Сіаньському університеті Цзяотун у Китаї.
Вень та його колеги заморозили солону воду у силіконових формах, щоб отримати дві форми: конус та вигнуту балку. Потім вони використовували спеціалізований апарат для багаторазового згинання соляних зліпків та виміряли електричний заряд. Конуси були здатні витримувати більші навантаження, ніж балки, і створювати вищу напругу. Щобільше, конуси меншого розміру могли витримувати більшу деформацію щодо свого розміру, ніж більші конуси. Складання масивів з безлічі маленьких конусів може бути способом збільшення загальної вихідної потужності, каже Вень.
Це явище виникає через те, що всередині твердого льоду між окремими крижаними зернами існують надзвичайно тонкі шари рідкого розсолу. Вигин льоду створює градієнт тиску, змушуючи розсіл текти в області з нижчим тиском. Оскільки солена рідина містить позитивно заряджені частинки, звані катіонами, рідина, що рухається, генерує електричний струм.
Хоча використання солоного льоду в недорогих датчиках або пристроях збору енергії в холодних регіонах здається цілком можливим, «ми все ще далекі від можливості постачати енергією повсякденні пристрої», — каже Вень, який зараз працює в Каталонському інституті нанонауки та нанотехнологій у Барселоні. "На даному ранньому етапі для зарядки смартфона може знадобитися куб солоного льоду розміром від декількох десятків до ста квадратних метрів", - говорить він, хоча, як ми сподіваємося, подальші дослідження дозволять значно зменшити цей розмір.
